水庫灌區(qū)工程表土資源保護(hù)利用與棄渣場防護(hù)措施布設(shè)研究
——以云南省臨滄市耿馬灌區(qū)工程為例

席 琳

(黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司,河南 鄭州 450003)

表土形成時(shí)間非常緩慢，其中的微生物和營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)植物生長十分有利，表土中含有大量本地植物種子，是植被自我更新的基礎(chǔ)[1]，保護(hù)好生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)的表土資源具有重要生態(tài)價(jià)值。做好生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目表土資源調(diào)查，在水土保持方案中明確表土資源保護(hù)與利用措施，是落實(shí)表土資源保護(hù)的基礎(chǔ)，既保證了表土保護(hù)工作具備充足的依據(jù)和資料，又避免了保護(hù)工作落后于施工進(jìn)度，是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持工作的重要內(nèi)容。此外，棄渣場作為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目重要的水土流失源地，其防護(hù)措施布設(shè)影響著生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持效果。本研究以云南省臨滄市耿馬灌區(qū)工程為例，探討水庫灌區(qū)工程表土資源保護(hù)和棄渣場防護(hù)措施布設(shè)，以期為同類工程的水土保持工作開展提供借鑒。

1 工程概況

耿馬灌區(qū)工程位于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，年均降水量1 315.6 mm，年均蒸發(fā)量1 647.3 mm，相對(duì)濕度75%，年均氣溫19.4 ℃，年均風(fēng)速0.8 m/s，全年無霜期280 d。項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕以輕度水蝕為主，兼具重力侵蝕。按照《全國水土保持規(guī)劃(2015—2030)年》，項(xiàng)目區(qū)屬于西南諸河-高山峽谷國家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。按照水土保持區(qū)劃成果，項(xiàng)目區(qū)在全國水土保持區(qū)劃中屬于西南巖溶區(qū)-滇西南山地區(qū)-滇西南中低山保土減災(zāi)區(qū)。

耿馬灌區(qū)工程開發(fā)任務(wù)為農(nóng)業(yè)灌溉和城鄉(xiāng)供水，工程建設(shè)不涉及搬遷安置人口。項(xiàng)目設(shè)計(jì)灌區(qū)面積約2萬hm2，規(guī)劃布置石料場1處，棄渣場15處。工程分為樞紐工程和渠系工程兩部分，其中樞紐工程為新建中型水庫1座，采用碾壓混凝土重力壩；渠系工程渠系總長160 km，由4段干渠和19條支渠(管)組成，干渠建筑物長15.52 km，支渠建筑物長1.37 km。工程挖填土石方量680萬m3；棄方264萬m3，主要為石方。工程總占地面積為404.74 hm2，其中永久占地146.21 hm2(包括水庫淹沒區(qū)面積69.96 hm2)，臨時(shí)占地258.53 hm2。按照土地利用類型，項(xiàng)目區(qū)有耕地82.12 hm2，園地133.23 hm2，林地175.77 hm2，草地1.33 hm2，交通運(yùn)輸用地3.95 hm2，水域及水利設(shè)施用地8.34 hm2。

2 水土流失防治分區(qū)

水土流失防治分區(qū)是開展水土保持措施布設(shè)和監(jiān)測驗(yàn)收工作的基礎(chǔ)，若分區(qū)過于詳細(xì)，會(huì)為后續(xù)設(shè)計(jì)增加多余的工作量，若分區(qū)過于籠統(tǒng)，則不利于工程措施的布設(shè)。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地形地貌、工程布置等情況，將項(xiàng)目區(qū)劃分為樞紐工程區(qū)和渠系工程區(qū)2個(gè)一級(jí)水土流失防治區(qū)。樞紐工程區(qū)溝谷深窄，山地高度200～400 m，地形坡度一般為35°～55°，屬于中高山峽谷區(qū)；而渠系工程區(qū)山地高度一般為20～40 m，坡度一般小于15°，屬于低山剝蝕地貌。再按照施工布置與水土流失特點(diǎn)，將樞紐工程區(qū)分為大壩區(qū)、魚類增殖站區(qū)、永久辦公生活區(qū)、石料場區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、交通道路區(qū)、棄渣場區(qū)、水庫淹沒區(qū)共8個(gè)二級(jí)水土流失防治區(qū)，其中交通道路區(qū)分為永久道路區(qū)和臨時(shí)道路區(qū)2個(gè)三級(jí)水土流失防治區(qū)；渠系工程區(qū)分為渠系及渠系建筑物區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、交通道路區(qū)、棄渣場區(qū)共4個(gè)二級(jí)水土流失防治區(qū)，其中渠系及渠系建筑物區(qū)分為渠道區(qū)、管道區(qū)、渠系建筑物區(qū)、隧洞進(jìn)出口區(qū)4個(gè)三級(jí)水土流失防治區(qū)，交通道路區(qū)分為永久道路區(qū)和臨時(shí)道路區(qū)2個(gè)三級(jí)水土流失防治區(qū)。項(xiàng)目區(qū)水土流失防治區(qū)及其水土流失特點(diǎn)詳見表1。

表1 項(xiàng)目區(qū)水土流失防治區(qū)及其水土流失特點(diǎn)

3 表土保護(hù)與利用

3.1 表土分布

表土不僅指耕地的耕作層，還包括園地、林地、草地等適合耕種的表層或腐殖質(zhì)層，因而不同的土地利用類型其表土厚度差異較大[2]。項(xiàng)目占地范圍內(nèi)耕地(水澆地、水田)表土厚度為23～35 cm，林地(喬木林、幼林地)為22～34 cm，園地(果園、茶園)為22～31 cm，草地為9～15 cm。按照不同土地利用類型的表土資源厚度乘以相應(yīng)區(qū)域面積即為該項(xiàng)目區(qū)表土資源總量。

3.2 表土需求分析

水庫灌溉工程表土利用方向?yàn)楹笃谥脖换謴?fù)與土地復(fù)耕，對(duì)原土地利用類型是耕地和園地的臨時(shí)用地，在施工結(jié)束后恢復(fù)為耕地，表土厚度約30 cm；對(duì)原土地利用類型是林地、草地的臨時(shí)用地，采取植被恢復(fù)和綠化措施，表土厚度約20 cm。項(xiàng)目區(qū)表土剝離面積為374.57 hm2，表土剝離量為93.50萬m3，其中樞紐工程區(qū)31.66萬m3、渠系工程區(qū)61.84萬m3(表2)。渠系工程區(qū)渠系及渠系建筑物區(qū)表土剝離量最高，為37.31萬m3，占項(xiàng)目區(qū)表土剝離量的39.90%；樞紐工程區(qū)魚類增殖站區(qū)表土剝離量最低，為0.08萬m3，占項(xiàng)目區(qū)表土剝離量的0.09%。各水土流失防治區(qū)表土堆放方式及用途見表2。

表2 項(xiàng)目區(qū)各水土流失防治區(qū)表土剝離、堆放及利用

3.3 表土剝離與臨時(shí)防護(hù)措施

表土剝離采用機(jī)械開挖為主、人工為輔的方式。剝離后一般堆放于各水土流失防治區(qū)內(nèi)[3]。施工期對(duì)開挖剝離的表土采取臨時(shí)防護(hù)，施工后用于項(xiàng)目區(qū)復(fù)耕或綠化。針對(duì)表土堆放區(qū)的臨時(shí)防護(hù)措施主要包括：①臨時(shí)攔擋。在表土臨時(shí)堆放區(qū)周圍布設(shè)袋裝土用于攔擋，袋裝土填筑斷面高1.0 m、寬0.8 m。②臨時(shí)覆蓋。采用防雨布遮蓋堆放表土，覆蓋過程中注意做好防雨布的接搭和壓邊，避免大風(fēng)吹散防雨布。③臨時(shí)排水。在表土臨時(shí)堆放區(qū)周圍開挖截水溝，截水溝排水標(biāo)準(zhǔn)采用3 a一遇5～10 min短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨。④臨時(shí)綠化。對(duì)于堆放時(shí)間較長的表土，需要在表土堆放區(qū)撒播草籽以保持表土內(nèi)生物的活性，選擇當(dāng)?shù)爻Ｒ姷牟莘N進(jìn)行混播。

4 棄渣場防護(hù)措施布設(shè)

棄渣通常堆放在樞紐和渠道工程附近的溝道或坡地位置。棄渣場防護(hù)措施主要有防洪排導(dǎo)工程、攔擋工程、邊坡防護(hù)工程和綠化工程等[4]。

(1)防洪排導(dǎo)工程。項(xiàng)目區(qū)降水量較大，且棄渣場位于山區(qū)溝道或坡地上游，匯水面積0.3～1.4 km2，需要布設(shè)防洪排導(dǎo)工程。在棄渣場上游和兩側(cè)布置混凝土排洪溝，排洪溝陡坡處設(shè)置急流槽，急流槽末端連接消力池；在棄渣場頂面和馬道布設(shè)漿砌石排水溝以便于渣場內(nèi)部排水；根據(jù)現(xiàn)場地形在棄渣場上游修建八字擋水墻，引導(dǎo)匯水流入排洪溝，并在擋水墻前布設(shè)拋石用以消能[5]。為解決棄渣場內(nèi)部滲水，在棄渣場底部布設(shè)盲溝，盲溝與擋渣墻墻身相接，呈門洞形穿越墻體底部。盲溝填筑材料從下到上依次是70 cm大塊石、30 cm卵石、土工布、20 cm厚砂礫石。

(2)攔擋工程。棄渣前需在堆渣坡腳布置擋渣墻?？紤]到工程區(qū)地震烈度為8度，擋墻需要具有較好的韌性和抗變形能力，因此選擇鋼筋石籠擋墻。鋼筋石籠填石要求耐久性好，不易碎，無風(fēng)化跡象，級(jí)配要均勻，密度大于2.4 t/m3。

(3)邊坡防護(hù)工程。棄渣場邊坡采用漿砌石框格護(hù)坡，框格梁內(nèi)播撒灌木和草本植物的種子，采用鄉(xiāng)土植物混播方式，隨著鄉(xiāng)土植物的生長，植被根系的加筋作用可提高邊坡穩(wěn)定性。

(4)綠化工程。在棄渣場范圍采用林草結(jié)合的方式恢復(fù)植被。在棄渣場種植喬灌木、撒播草籽時(shí)，應(yīng)選擇耐旱、耐貧瘠、易繁殖、根系發(fā)達(dá)、抗病蟲害能力強(qiáng)、保水固土能力強(qiáng)的樹(草)種。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查與咨詢專家，項(xiàng)目區(qū)選擇了旱冬瓜、馬桑、杜鵑、葛藤、爬山虎、狗牙根、百喜草、狗尾草等作為棄渣場綠化植物。

5 結(jié) 語

依據(jù)項(xiàng)目資料收集與現(xiàn)場調(diào)查勘測，按照地形地貌特征、工程布置、水土流失特點(diǎn)等情況，將耿馬灌區(qū)工程項(xiàng)目區(qū)分為樞紐工程區(qū)與渠系工程區(qū)2個(gè)一級(jí)水土流失防治區(qū)、12個(gè)二級(jí)水土流失防治區(qū)和8個(gè)三級(jí)區(qū)。通過樣地調(diào)查和資料計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)表土厚度為9～35 cm，表土剝離面積為374.57 hm2，表土剝離總量為93.50萬m3。其中，渠系及渠系建筑物區(qū)表土剝離量最高，占表土剝離總量的39.90%，魚類增殖站區(qū)表土剝離量最低，占表土剝離總量的0.09%。

表土資源調(diào)查是表土資源保護(hù)與利用的基礎(chǔ)，同時(shí)也是一項(xiàng)繁瑣的工作，不同地區(qū)、不同類型的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目表土資源調(diào)查方法差異較大，需要水土保持方案編制人員開展大量的外業(yè)工作和分析工作。因此，表土識(shí)別量化方法是業(yè)界需關(guān)注和提高的重點(diǎn)內(nèi)容。

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)降雨量較大且集中、需考慮地震作用工況等情況，提出了修建混凝土排洪溝、漿砌石排水溝、盲溝、鋼筋石籠擋墻、漿砌石框格護(hù)坡、撒播草種、林草結(jié)合恢復(fù)植被等棄渣場防護(hù)措施。這些防護(hù)措施可以有效降低水流速度，減少水流對(duì)棄渣場的沖刷，排出渣體內(nèi)部滲水，同時(shí)可以提高坡面穩(wěn)定性和坡面保水固土能力。